[发明专利]一种L-草铵膦的生产方法

说明书

一种L‑草铵膦的生产方法，特别是提供一种L‑草铵膦酶转化反应液的纯化精制方法，采用双级超滤工艺，首先对L‑草铵膦酶转化反应液进行合理的预处理，用第一超滤膜将反应液中的大分子蛋白等物质进行拦截。第一超滤滤液再经过蒸发浓缩，除去反应液中的丙酮等可挥发副产物。蒸发母液再进入第二超滤膜进行浓缩过滤，得到精制L‑草铵膦料液。该精制L‑草铵膦料液可直接用于配制制剂或通过甲醇结晶及干燥得到L‑草铵膦固体产品。该方法工艺流程短，投资省，运行费用低，节能节水，操作简单，便于实现自动化控制，同时，还具有产品回收率高，产品质量稳定可靠等优点。

技术领域

本发明涉及农药生产技术领域，特别是提供了一种L-草铵膦的生产方法。

背景技术

草铵膦属于次磷酸类高效、低毒、环境友好型非传导性灭生性除草剂。由于其在土壤中易于降解，对作物安全，不易飘移，除草谱广，活性高，用量少，环境压力小，是替代草甘膦、百草枯的最优秀的农药品种。草铵膦最早在上世纪80年代由赫斯特公司（后属于拜耳公司）首先开发成功。

草铵膦具有两种不同的光学异构体，目前市场销售的草铵膦均为外消旋体，是L-草铵膦与D-草铵膦等比例的混合物。植物受药后，只有L-草铵膦才能抑制L-谷氨酰胺合成酶的生物活性，导致铵离子累积中毒，从而抑制光合作用，最终使植株死亡，而D-草铵膦不具备该性能。因此只有L-草铵膦才有除草活性，L-草铵膦除草活性为普通草铵膦的两倍。

L-草铵膦的开发及商品化由日本明治公司率先完成，因为其产品为单一有效异构体，具有环境化学物质投放量更少，生产过程更加环保等优势，具有良好的市场前景及环境相容性。

L-草铵膦的合成方法主要可以分为三类：（1）立体化学合成；（2）先合成DL型，然后再化学手性拆分；（3）生物酶催化合成。其中立体化学合成工艺步骤多，收率低，手性原料昂贵，生产成本高，不利于大规模制备。化学手性拆分需要使用昂贵的手性拆分试剂，理论收率只能达到50%，单次拆分效率低，工艺复杂。生物酶催化具有反应条件温和，收率高，专一性强等优点，是生产L-草铵膦的优势方法。

生物酶催化制备L-草铵膦按起始原料和合成途径不同分为3大类：（1）以L-草铵膦的衍生物为底物，通过酶法直接水解获得；（2）以外消旋草铵膦的前体为底物，通过酶的选择性拆分获得；（3）以外消旋草铵膦的前体为底物，通过多酶反应，先将D-草铵膦转化为2-羰基-4-（羟基甲基膦酰基）丁酸，再将2-羰基-4-（羟基甲基膦酰基）丁酸转化为L-草铵膦。其中第（1）种方法需要昂贵的手性原料为前体，原料不易获得。第（2）种方法理论收率只能达到50%，造成原料浪费。第（3）种方法原料易得，生产成本低，具有广阔市场前景。

以外消旋草铵膦的前体为底物，通过酶的选择性转化获得L-草铵膦的方法为多步酶催化反应。专利CN111321193A，CN111363775A分别公开了一种生物多酶偶联法氧化还原不对称制备L-草铵膦的方法，以外消旋草铵膦为原料，经酶催化体系催化获得L-草铵膦，所述酶催化体系包括用于将外消旋草铵膦中的D-草铵膦催化为2-羰基-4-[羟基(甲基)膦酰基]丁酸的D-氨基酸氧化酶突变体、以及用于将2-羰基-4-[羟基(甲基)膦酰基]丁酸催化还原为L-草铵膦的转氨酶，并获得了D-氨基酸氧化酶突变体及草铵膦脱氢酶突变体的基因工程菌株。

双酶法以外消旋草铵膦为底物制备L-草铵膦的酶解液成分复杂，其中不仅包含用作催化剂的酶和其它杂蛋白，还包括酶转化反应产生的副产物如丙酮等。因此，开发一条步骤简单、原料易得、成本可控的L-草铵膦酶转化反应液后处理工艺具有十分重要的意义。

发明内容

本发明的目的是提供一种L-草铵膦的生产方法，特别是提供一种L-草铵膦酶转化反应液的纯化精制方法，采用双级超滤工艺，首先对L-草铵膦酶转化反应液进行合理的预处理，用第一超滤膜将反应液中的大分子蛋白等物质进行拦截。第一超滤滤液再经过蒸发浓缩，除去反应液中的丙酮等可挥发副产物。蒸发母液再进入第二超滤膜进行浓缩过滤，得到精制L-草铵膦料液。该精制L-草铵膦料液可直接用于配制制剂或通过甲醇结晶及干燥得到L-草铵膦固体产品。